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Posté par Michel le Mercredi 25/08/2010 à 00:00
Le role fondamental des interactions entre espèces dans la stabilité des communautés écologiques
Elisa Thébault et Colin Fontaine, respectivement chercheurs à l'université de Wageningen (Pays-Bas) et au laboratoire "Conservation des espèces, suivi et restauration des populations laboratoire" (MNHN/CNRS), ont montré que l'architecture (L’architecture peut se définir comme l’art de bâtir des édifices.) des réseaux favorisant la stabilité des communautés écologiques diffère fondamentalement entre les réseaux trophiques ("qui mange qui") et les réseaux mutualistes ("qui pollinise qui"). Leurs résultats théoriques concluent que, pour être stables, les réseaux d'interactions mutualistes doivent présenter une architecture emboitée alors que les réseaux trophiques doivent adopter une architecture compartimentée. Cette différence d'architecture se retrouve dans un grand nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de réseaux empiriques de pollinisation (La pollinisation est le mode de reproduction privilégié des plantes angiospermes et gymnospermes. C'est un des services écologiques rendus par la biodiversité. Il s'agit du processus de transport d'un grain de pollen...) (mutualiste) et d'herbivorie (trophique). Ce travail est une avancée majeure pour mieux comprendre le fonctionnement et la stabilité des communautés. L'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui...) de ces résultats est publié dans la revue Science du 13 août 2010.


Les réseaux d'interactions écologiques représentent les relations entre les espèces au sein (Le sein (du latin sinus, « courbure, sinuosité, pli ») ou la poitrine dans son ensemble, constitue la région ventrale supérieure du torse d'un animal, et en particulier celle des mammifères qui englobe...) d'une communauté: par exemple "qui mange qui" pour un réseau (Un réseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des informations. Par analogie avec un filet (un réseau est un « petit rets », c'est-à-dire un petit filet), on appelle nœud (node)...) trophique (1) ou "qui pollinise qui" pour un réseau mutualiste (2) plante-pollinisateur. L'architecture de ces réseaux représente la façon dont les interactions sont distribuées entre espèces ; une architecture compartimentée indique qu'un réseau est organisé en plusieurs groupes d'espèces interagissant davantage au sein des groupes qu'entre groupes (figure ci-dessus), alors qu'une architecture emboitée indique qu'un réseau est organisé autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit constituent les 5 genres Erythrotriorchis, Kaupifalco,...) d'un seul groupe d'espèces généralistes interagissant entre elles et avec les espèces plus spécialistes (figure ci-dessous). Quant à la stabilité d'une communauté (c'est-à-dire l'ensemble des espèces du réseau), elle caractérise la capacité de la communauté à résister aux perturbations.


Jusqu'à présent les recherches sur les relations entre l'architecture des réseaux écologiques et la stabilité des communautés ne s'intéressaient qu'à un seul type d'interaction (Une interaction est un échange d'information, d'affects ou d'énergie entre deux agents au sein d'un système. C'est une action réciproque qui suppose l'entrée en contact de...) à la fois (principalement les interactions trophiques), rendant ainsi difficile n'importe quelle comparaison entre les différents types de réseaux.

Les auteurs ont réalisé, dans cette étude, une comparaison entre les réseaux trophiques et les réseaux mutualistes bipartites et ont cherché à savoir si le type d'interaction (mutualiste ou trophique) affecte la relation entre l'architecture du réseau et la stabilité de la communauté. Après avoir élaboré un modèle théorique, ils ont comparé les résultats de ce modèle avec l'architecture de réseaux réels, issues de données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) publiées, représentant 34 réseaux de pollinisation (mutualiste) et 23 réseaux d'herbivorie (trophique).

Les résultats montrent que l'architecture favorisant la stabilité des communautés écologiques diffère fondamentalement entre les réseaux trophiques et les réseaux mutualistes. Ainsi une architecture fortement connectée et emboitée, c'est-à-dire comportant beaucoup d'espèces généralistes interagissant entre elles et avec les espèces plus spécialistes, stabilise les réseaux mutualistes ; tandis qu'une architecture faiblement connectée et fortement compartimentée, c'est-à-dire comportant peu d'espèces généralistes et dont les espèces interagissent au sein de groupes délimités, stabilise les réseaux trophiques.

Ces travaux ouvrent des perspectives importantes pour mieux comprendre le fonctionnement des écosystèmes ainsi que leur réponse aux perturbations environnementales:
- Comment définir des indicateurs pertinents et opérationnels de la stabilité des écosystèmes à partir de l'architecture des réseaux d'interactions ?
- Comment des réseaux d'interactions basés sur différents types d'interactions, ayant une architecture différente (En mathématiques, la différente est définie en théorie algébrique des nombres pour mesurer l'éventuel défaut de...), se combinent entre eux pour former un réseau plus large liant (Un liant est un produit liquide qui agglomère des particules solides sous forme de poudre. Dans le domaine de la peinture, il permet au pigment d'une peinture...) toutes les espèces dans un écosystème ? Et comment cela interagit avec le fonctionnement et la stabilité des écosystèmes ?

Colin Fontaine a bénéficié du programme retour post-doc pour revenir en France après un post-doctorat à l'Impérial College (Londres). Depuis janvier dernier, il mène ses recherches sur la création d'indicateurs des systèmes de pollinisation au Muséum (Salle d'exposition du Muséum Provincial (1908) à Toronto (Ontario, Canada) Mangattan Museum (2001) à Ishinomaki (Japon), consacré aux...) national d'Histoire naturelle (La démarche d'observation et de description systématique de la nature commence dès l'Antiquité avec Théophraste, Antigonios de Karystos et Pline...) de Paris (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région d’Île-de-France. Cette ville est construite sur une boucle de la Seine, au centre du bassin parisien, entre les...) au sein du laboratoire "Conservation des espèces, suivi et restauration des populations laboratoire" (UMR 7204 MNHN/CNRS). Il sera amené ainsi à analyser les données issues du programme de sciences participatives SPIPOLL lancé par le Muséum et l'Opie en mai dernier: http://www.spipoll.fr.

Elisa Thébault effectue depuis un an un post-doctorat à l'université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études supérieures). Aux...) de Wageningen (Pays-Bas), après un post-doctorat à l'Impérial College (Londres). Elle mène actuellement ses recherches sur les réseaux trophiques du sol et leurs réponses aux pressions agricoles dans le cadre du projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et...) européen Soilservice (http://www.kem (KEM est le code IATA de l'aéroport de Kemi-Tornio en Finlande.).ekol.lu.se/soilservice), au laboratoire Biometris (Wageningen UR). Elle intégrera en fin d'année (Une année est une unité de temps exprimant la durée entre deux occurrences d'un évènement lié à la révolution de la Terre autour du Soleil.) le laboratoire "Biogéochimie et écologie des milieux continentaux" à Paris (UMR 7618 CNRS/UPMC/ENS Paris/IRD/Université Paris 12).

Notes:

1. Un réseau trophique se définit comme l'ensemble des relations alimentaires entre espèces au sein d'une communauté et par lesquelles l'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) et la matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état...) circulent.

2. Un réseau mutualiste se définit comme l'ensemble relations à bénéfice réciproque (La réciproque est une relation d'implication.) entre les espèces d'une communauté.


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Source: CNRS
Illustrations: CNRS / Science
 
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